郭 峰

(塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000)

1 工程概況

大西海子水庫位于新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣境內的塔里木河下游、塔克拉瑪干沙漠腹地，壩址距離庫爾勒市210 km距塔里木河終點臺特瑪湖318 km。大西海子水庫最開始設計的總庫容為168 000 000 m3，功能多樣，包括農業(yè)灌溉、防洪、生態(tài)供水以及養(yǎng)殖等，可以進行全方位的綜合利用。工程在一九五八年開始建設，并于一九七二年建成后投入使用。水庫由一庫和二庫組成，一庫位于上游，二庫位于下游，兩庫緊鄰，由二庫進水閘(即一庫泄洪閘)相連，梯次攔截塔里木河水。

工程等級類為2等，主要水利工程建筑物級別為2級。大西海子水庫工程對于確保塔里木河下游末端生態(tài)供水調度穩(wěn)定性、恢復塔里木河下游生態(tài)環(huán)境、遏止下游地區(qū)沙漠化持續(xù)蔓延都具有十分關鍵的意義。

2 洪水基本情況

2.1 洪水特征

塔里木河干流本身不產流，干流發(fā)生的洪水主要是由源流阿克蘇河、和田河、葉爾羌河產生的消融洪水和山區(qū)暴雨匯集到塔里木河后形成，其匯集方式不同，產生的洪水量級也不同。造成塔里木河洪水的原因主要分為暴雨型、融雪型和混合型，主要來源于阿克河，爆發(fā)時間集中在在七月、八月和九月，具有洪峰流量大，洪峰頻數(shù)多，延續(xù)時間長等特點。

2.2 洪水成因及來源

春季三源流山區(qū)積雪融化及夏季暴雨是造成塔里木河干流洪水的主要原因。從洪水成因來看，塔里木盆地夏季常處于高壓天氣系統(tǒng)控制之下，夏季山區(qū)暴雨主要是受西太平洋副熱帶高壓西伸北抬的影響，同時與西伯里亞到巴爾喀什湖一帶較強的冷空氣南下相遇，從而形成山區(qū)暴雨洪水。另一方面，由于流域受高壓脊線的控制，使得夏季氣溫升高，如遇氣溫升幅大、高溫持續(xù)時間長的氣候條件，就會加快和催化源流積雪與冰川的消融，從而形成各河流的冰雪消融型洪水，這是塔里木河流域最常見的一種洪水類型。當暴雨洪水與冰雪消融型洪水同時發(fā)生，即混合型洪水，各河流就可能發(fā)生大洪水，從而組成塔里木河干流的大洪水。暴雨洪水特性主要與天氣系統(tǒng)的維持、水汽條件及時空分布有關，天山南坡發(fā)生暴雨洪水相對較多，昆侖山中低山帶亦有出現(xiàn)。混合型洪水雖然水量小，影響時間短，但洪峰高，具有突發(fā)性，所以，容易對塔里木河源流造成極大破壞，但對干流影響較小。冰雪融水產生的洪水特性主要決定于產流區(qū)冰川、積雪的規(guī)模(面積、儲量)、熱力條件(高空氣溫的升幅、積溫和持續(xù)時間)和各源流發(fā)生洪水的時空分布情況。塔里木河源流的高山區(qū)包括著名的喬戈里峰、托木爾峰和汗騰格里峰等。由于高海拔，這些山峰和周邊高山區(qū)域內冰川廣布，常年積雪，而冰雪對熱量的影響十分敏感，所以河流水量與溫度的變化息息相關。另一方面，夏季的塔里木盆地天氣晴朗，光熱充足，常能提供冰雪融水的熱量條件，盛夏氣溫持續(xù)升高，將會導致流域發(fā)生冰雪消融型洪水，特別是昆侖山北坡的河流，氣溫是影響洪水的首要因素。

2.3 洪水峰態(tài)分布時間

塔里木河的洪水主要發(fā)生在夏季，由于氣溫的回升和夏季天氣系統(tǒng)的變化，源流山區(qū)局地暴雨時有發(fā)生，而各源流的冰雪融水時間常具有同步性，但因河流長短不一，洪水匯入塔里木河干流的時間不盡一致。采用以阿拉爾水文站為代表，分析塔里木河干流洪水的發(fā)生頻次的統(tǒng)計方法相似性最大。

阿拉爾水文站1957-2016年60 a實測洪峰流量統(tǒng)計資料可以看出，阿拉爾的年最大洪水發(fā)生在7-9月，7月發(fā)生16次、占27.1%，8月發(fā)生39次、占66.1%，9月發(fā)生2次、占6.8%。據(jù)此推斷，年最大洪水多發(fā)于八月。

阿拉爾水文站的研究資料顯示，該流段的洪水過程線呈單峰型或連續(xù)多峰型。單峰型洪水過程線洪峰高、洪水量大，形成原因是遭遇某一條源流或三源流洪水，對塔里木河干流威脅嚴重；連續(xù)多峰型洪水線形狀矮胖，洪峰一般不高，但洪量較大，歷時較長，是因為發(fā)生了三源流交替洪水而形成的，沿程削減不多，對塔里木河干流的破壞性較小。

2.4 主要洪區(qū)

塔里木河干流的洪水主要來源于阿克蘇河，其次是和田河，最后是葉爾羌河。從阿拉爾水文站洪水遭遇情況來看，三源流洪水傳播到干流時，阿拉爾斷面一般不相遇，主要原因是各源流流域范圍大、河道長度不同，流域的生產、匯集水流的條件也不同，所以，洪水匯入塔里木河干流的時間是不盡一致的，這就解釋了阿拉爾斷面年內洪峰多次發(fā)生的原因。

3 三性分析

3.1 可靠性分析

本次設計洪水計算的主要斷面包括塔里木河干流的阿拉爾、英巴扎及恰拉水文站。阿拉爾水文站測驗比較正規(guī)，屬國家基本水文站，經新疆水文水資源局整編審查刊印后，資料精度相對較高，基本滿足頻率洪水分析的可靠性要求；英巴扎水文站實測資料年限相對較短，但該站為塔里木河流域管理局委托新疆水文局進行測驗，均為專業(yè)人員實施觀測，最終資料經新疆水文水資源局進行整編、審查，其測驗精度可滿足本次設計洪水計算要求。根據(jù)塔里木河干流洪水的成因和特性，雖然上游源流水利水電工程較多，但是考慮到干流距各源流出山口距離較遠，并且該地區(qū)地廣人稀，英巴扎水文站洪水期受河道狀況和人類活動影響相對較小，基本滿足設計洪水規(guī)范對資料系列一致性的要求。

3.2 一致性分析

塔里木河干流本身不產洪，干流洪水全部來自上游源流補給，從這層意義上說，塔里木河干流起點肖峽克至尾閭均呈現(xiàn)單純的洪水衰減散失狀態(tài)，多年來，其洪水的一致性遠遠超出塔里木河干流自身原因，本報告參考《塔里木河干流近期治理輸水堤防及河道整治工程可行性研究》、《塔里木河干流工程與非工程措施五年實施方案》，認為塔里木河干流各參證站洪水資料是相對一致的。

3.3 代表性分析

3.3.1 長短系列統(tǒng)計參數(shù)

本次計算選取了阿拉爾水文站實測洪量流量進行分析。選取參證站不同長度時段的短系列采用矩法計算洪峰系列統(tǒng)計參數(shù)并與1957-2016年六十年長系列作比較，可以看出，洪峰流量二十年以上均值相對偏差小于百分之三，五十年以上均值相對偏差小于百分之二；洪峰流量系列Cv值超過五十年的相對偏差小于百分之五。

3.3.2 模比系數(shù)差積曲線分析

阿拉爾水文站年洪峰流量觀測中，大體是一個完整的過程，包含了大洪水年群和小洪水年群，說明阿拉爾水文站的年洪峰流量觀測數(shù)值具有了較好的代表性。

3.3.3 模比系數(shù)累積曲線分析

從2016年向前分析，大約在系列長度達到30年以上時，曲線開始在平均值附近波動，說明系列在此長度已具有一定程度的相對代表性。而當系列長度達到四十年以上時，累積曲線已穩(wěn)定趨近于1，說明當系列長度達到四十年時，系列具有相對較好的代表性。

4 設計洪水合理性分析

本次計算以英巴扎水文站作為塔里木河干流中下游控制斷面，英巴扎水文站有1983-1984、1992-2016年26年實測洪水資料，通過與上游阿拉爾水文站進行相關分析，兩站相關系數(shù)達到0.85以上，以此插補英巴扎水文站1985-1991年7年洪水資料。本次插補延長計算方法符合相關規(guī)范要求，插補結果是合理的。本次塔里木河大西海子水庫入庫設計洪峰流量的推求，充分利用現(xiàn)有實測資料進行分析，并考慮了塔里木河干流治理措施(修建堤防、生態(tài)閘(堰))實施后的治理效果，采用洪水衰減方法推求下游大西海子水庫入庫設計洪水。從洪水衰減率的分析可知，塔里木河英巴扎水文站以下河段河道綜合衰減率是根據(jù)實測資料進行分析率定，并考慮了治理措施實施完成前后的各種影響因素。一方面，要盡可能的選擇與設計洪峰流量接近的實測洪水削峰率作為參照；另一方面，充分利用已有實測資料進行分析，并考慮主槽過流能力的恢復對河段削峰率變化(將使河段削峰率減小)的影響，綜合選取相對較小、且基本合理的削峰率進行設計洪水推算。本次洪水分析對恰拉水文站不同頻率設計洪水進行了分析計算，恰拉水文站是塔里木河下游控制斷面，該站于1956年10月設立，1961年1月1日撤銷，1965年改為流量專用站后恢復觀測至今，已有56 a實測資料。根據(jù)阿拉爾站實測洪水資料，歷史最大洪水洪峰流量出現(xiàn)在2017年，實測洪峰流量為198 m3/s，歷史洪水重現(xiàn)期為56 a一遇，與本次恰拉水文站設計洪水50 a一遇的206 m3/s較為接近且是偏安全的。綜上所述，本次推求大西海子水庫入庫設計洪水計算方法及成果是基本合理且安全的。

5 結語

塔里木河干流本身不產流，干流發(fā)生的洪水主要是由源流阿克蘇河、和田河、葉爾羌河產生的消融洪水和山區(qū)暴雨匯集到塔里木河后形成，其匯集方式不同，產生的洪水量級也不同。根據(jù)氣象成因，干流洪水主要分為暴雨型、融雪型和混合型，塔里木河干流的洪水主要由阿克蘇河組成。塔里木河的洪水發(fā)生在7-9月，其特點是洪峰流量大，歷時長，洪量大，且年內有多次洪峰。大西海子水庫設計洪峰本次計算以塔里木河干流中游控制站英巴扎水文站為控制斷面。